【剑指Offer学习】【面试题34:丑数】

时间:2022-11-27 12:57:14

题目:我们把仅仅包括因子2、3 和5 的数称作丑数(Ugly Number)。求从小到大的顺序的第1500个丑数。


举例说明:

比如6、8 都是丑数。但14 不是。它包括因子7。习惯上我们把1 当做第一个丑数。

解题思路:

第一种:逐个推断每个数字是不是丑数的解法,直观但不够高效。

另外一种:创建数组保存已经找到丑数,用空间换时间的解法。

依据丑数的定义。 丑数应该是还有一个丑数乘以2、3 或者5 的结果(1除外)。

因此我们能够创建一个数组,里面的数字是排好序的丑数,每个丑数都是前面的丑数乘以2、3或者5得到的。

这样的思路的关键在于如何确保数组里面的丑数是排好序的。

如果数组中已经有若干个丑数排好序后存放在数组中。而且把己有最大的丑数记做M,我们接下来分析如何生成下一个丑数。该丑数肯定是前面某一个丑数乘以2、3 或者5 的结果, 所以我们首先考虑把已有的每个丑数乘以2。在乘以2 的时钝能得到若干个小于或等于M 的结果。由于是依照顺序生成的,小于或者等于M 肯定己经在数组中了。我们不需再次考虑:还会得到若干个大于M 的结果,但我们仅仅须要第一个大于M 的结果。由于我们希望丑数是按从小到大的顺序生成的,其它更大的结果以后再说。

我们把得到的第一个乘以2 后大于M 的结果记为M2,相同,我们把已有的每个丑数乘以3 和5。能得到第一个大于M 的结果M3 和M,那么下一个丑数应该是M2、M3 和M5这3个数的最小者。

前面分析的时候,提到把已有的每个丑数分别都乘以2、3 和5。

其实这不是必须的,由于已有的丑数是按顺序存放在数组中的。对乘以2而言。 肯定存在某一个丑数T2,排在它之前的每个丑数乘以2 得到的结果都会小于已有最大的丑数,在它之后的每个丑数乘以2 得到的结果都会太大。我们仅仅需记下这个丑数的位置, 同一时候每次生成新的丑数的时候,去更新这个T2。对乘以3 和5 而言。 也存在着相同的T3和T5。

本题实现了两种方法

代码实现:

public class Test34 {
/**
* 推断一个数是否仅仅有2,3。5因子(丑数)
*
* @param num 待推断的数,非负
* @return true是丑数。false丑数
*/
private static boolean isUgly(int num) {
while (num % 2 == 0) {
num /= 2;
} while (num % 3 == 0) {
num /= 3;
} while (num % 5 == 0) {
num /= 5;
} return num == 1;
} /**
* 找第index个丑数,速度太慢
*
* @param index 第index个丑数
* @return 相应的丑数值
*/
public static int getUglyNumber(int index) {
if (index <= 0) {
return 0;
} int num = 0;
int uglyFound = 0;
while (uglyFound < index) {
num++;
if (isUgly(num)) {
++uglyFound;
}
} return num;
} /**
* 找第index个丑数。【另外一种方法】
*
* @param index 第index个丑数
* @return 相应的丑数值
*/
public static int getUglyNumber2(int index) {
if (index <= 0) {
return 0;
} int[] pUglyNumbers = new int[index];
pUglyNumbers[0] = 1;
int nextUglyIndex = 1; int p2 = 0;
int p3 = 0;
int p5 = 0; while (nextUglyIndex < index) {
int min = min(pUglyNumbers[p2] * 2, pUglyNumbers[p3] * 3, pUglyNumbers[p5] * 5);
pUglyNumbers[nextUglyIndex] = min; while (pUglyNumbers[p2] * 2 <= pUglyNumbers[nextUglyIndex]) {
p2++;
} while (pUglyNumbers[p3] * 3 <= pUglyNumbers[nextUglyIndex]) {
p3++;
} while (pUglyNumbers[p5] * 5 <= pUglyNumbers[nextUglyIndex]) {
p5++;
} nextUglyIndex++;
} return pUglyNumbers[nextUglyIndex - 1];
} private static int min(int n1, int n2, int n3) {
int min = n1 < n2 ? n1 : n2;
return min < n3 ? min : n3;
} public static void main(String[] args) {
System.out.println("Solution 1:");
test1();
System.out.println(); System.out.println("Solution 2:");
test2();
} private static void test1() {
System.out.println(getUglyNumber(1)); // 1
System.out.println(getUglyNumber(2)); // 2
System.out.println(getUglyNumber(3)); // 3
System.out.println(getUglyNumber(4)); // 4
System.out.println(getUglyNumber(5)); // 5
System.out.println(getUglyNumber(6)); // 6
System.out.println(getUglyNumber(7)); // 8
System.out.println(getUglyNumber(8)); // 9
System.out.println(getUglyNumber(9)); // 10
System.out.println(getUglyNumber(10)); // 12
System.out.println(getUglyNumber(11)); // 15
System.out.println(getUglyNumber(1500)); // 859963392
System.out.println(getUglyNumber(0)); // 0
} private static void test2() {
System.out.println(getUglyNumber2(1)); // 1
System.out.println(getUglyNumber2(2)); // 2
System.out.println(getUglyNumber2(3)); // 3
System.out.println(getUglyNumber2(4)); // 4
System.out.println(getUglyNumber2(5)); // 5
System.out.println(getUglyNumber2(6)); // 6
System.out.println(getUglyNumber2(7)); // 8
System.out.println(getUglyNumber2(8)); // 9
System.out.println(getUglyNumber2(9)); // 10
System.out.println(getUglyNumber2(10)); // 12
System.out.println(getUglyNumber2(11)); // 15
System.out.println(getUglyNumber2(1500)); // 859963392
System.out.println(getUglyNumber2(0)); // 0
}
}

执行结果:

【剑指Offer学习】【面试题34:丑数】